Stelt u zich voor: uit pure leegte ontstaat licht — geen sciencefiction, maar quantumfysica anno 2025. Het is onderzoekers van Oxford en Lissabon gelukt om met een geavanceerde simulatie aan te tonen dat het vacuüm, dat wij ooit als écht leeg zagen, daadwerkelijk meetbare lichtpulsen kan produceren. Met slechts drie nauwkeurig uitgelijnde laserstralen wordt een vierde lichtstraal uit het niets geboren. Dit baanbrekende experiment opent deuren naar nieuwe inzichten over ruimte, energie en natuurkundige wetten — en misschien zelfs over donkere materie. Klinkt als iets voor het Rijksmuseum Boerhaave of NEMO Science Museum, toch?
Licht uit het niets: zo werkt het volgens de quantumfysica
Van de quantumtheorie weten we al decennialang: vacuüm is niet ‘leeg’, eerder een bubbelende zee vol kortstondige virtuele deeltjes. Dankzij het zogeheten ‘viervoudige golfmengingsproces’ blijkt nu — drie krachtige laserstralen, zorgvuldig in een bepaalde geometrie, kunnen samen een vierde, zichtbare lichtpuls genereren vanuit absolute leegte.
Het klinkt haast onwerkelijk, maar in nieuwe 3D-simulaties zijn duur, intensiteit en invalshoeken van de lasers volledig nagebootst. Het opvallende feit: die kunstmatige lichtflits blijkt zich fysisch precies zo te gedragen als ‘gewoon’ licht — met een eigen richting, vorm en snelheid, allemaal meetbaar.
De simulatie die grenzen verlegt
Het instrument achter deze doorbraak? Een innovatieve uitbreiding van de OSIRIS-software, oorspronkelijk ontwikkeld voor plasmafysica. Door quantumcorrecties toe te voegen op basis van de Heisenberg-Euler-theorie, konden onderzoekers het gedrag van het vacuüm onder extreme elektromagnetische velden verbluffend realistisch nabootsen.
En — niet onbelangrijk voor de praktijk — deze keer is rekening gehouden met echte experimentele details. Zo vertoonde de gesimuleerde lichtstraal enkele subtiele vervormingen (zoals een astigmatisch profiel), precies zoals geavanceerde theorieën voorspellen. Zulke finesse is onmisbaar voor de volgende generatie laboratoria, van Extreme Light Infrastructure (ELI) tot het OPAL-systeem — trouwens ook interessant voor Nederlandse onderzoeksinstituten als het AMOLF-instituut.
Voorbij het licht: een nieuwe poort naar het onbekende
Deze ontdekking is niet alleen een knap stukje quantum-elektrodynamica; het is ook een springplank naar het onbekende. Met deze methode kunnen mogelijk zelfs hypothetische deeltjes als axionen — kandidaten voor donkere materie — worden opgespoord. Dat kan enorme consequenties hebben voor onze kijk op het universum.
Het feit dat we nu — in realtime, in een simulatie — kunnen volgen hoe licht uit het vacuüm ontstaat, maakt dit werk van onschatbare betekenis voor experimenten in het komende decennium. Met Europese superlasers op komst in onder meer Tsjechië en Frankrijk, lijkt het niet lang meer tot we deze quantumfenomenen écht kunnen waarnemen. Licht creëren zonder materie? Het wordt steeds minder sciencefiction. beetje bizar idee, hè?
- Praktische tip: Volg het nieuws rond ELI en OPAL — binnen een paar jaar zien we mogelijk echte experimenten met licht uit het niets.
- Fun fact: De simulaties draaien op supercomputers vergelijkbaar met die bij SurfSara in Amsterdam — goed om te weten als u IT in de regio volgt.
Heeft u vragen over quantumtechnologie? Laat ze gerust achter via de bekende kanalen of praat mee op het volgende openbare NWA-café. Misschien schrijven we daarover binnenkort een volgend artikel.
